生物電子學作為連接電子器件與生命系統的重要橋梁，正在推動腦機接口、可穿戴醫療與智能健康診療等前沿領域的發展。材料是生物電子技術進步的核心基礎，其中共軛聚合物因兼具優異的電子傳導性能、柔性機械特性以及可調控的分子結構，成為構建下一代生物電子器件的關鍵功能材料。

  在此背景下，2026年2月24日，北京大學雷霆-張志團隊在《Advanced Functional Materials》撰寫題為Biocompatible Conjugated Polymers for Bioelectronics的觀點文章，系統介紹了共軛聚合物在生物電子領域中的最新進展，重點圍繞其從導電材料向半導體功能材料的演進，結合界面工程、免疫相容性設計以及可降解策略，探討了實現長期穩定植入與臨床轉化所面臨的挑戰與機遇。清華大學本科生高素晴為該論文第一作者，北京大學雷霆教授、張志副研究員為共同通訊作者。

圖1. 共軛聚合物是下一代生物電子學的功能核心。

  近年來，生物電子學快速發展，對材料的電學、力學等性能提出了更高要求。傳統無機材料雖然導電性能優異，但其力學模量遠高于軟組織，容易引發炎癥與纖維包裹反應。此外，無機電子器件以電子為載流子，而生物系統依賴離子傳導，界面轉導效率受到限制。然而，以共軛聚合物為代表的有機半導體材料具有離子-電子混合導電性、固有的機械柔韌性以及可調的分子設計（圖1），有望突破傳統無機材料在生物電子領域的諸多限制，開發出具有無縫集成、免疫兼容性和可控降解性的生物界面。因此，開發兼具電子傳導能力與生物相容性的有機材料成為關鍵方向。

  目前發展較充分的導電聚合物如PEDOT:PSS因其高電導率、良好的柔性和溶液加工性，在可穿戴與植入式電極中得到廣泛應用，可降低界面阻抗，提升信號質量。基于此類材料構建的電極可實現長時間電生理信號監測。然而，無源電極無法進行原位信號放大，信噪比受限，并存在分辨率與阻抗之間的權衡。當共軛聚合物在可控摻雜狀態下工作時，可作為半導體材料應用于晶體管，例如有機場效應晶體管（OFET）和有機電化學晶體管（OECT）等（圖2a）。相比于電極，晶體管作為有源器件，能夠實現原位信號放大和差分等處理，為高集成度生物電子系統奠定基礎。目前已經發展出一系列的高性能共軛聚合物作為有機半導體材料（圖2b），其中p型材料發展較為成熟，而n型與雙極性材料仍面臨水氧穩定性挑戰。

圖2 作為半導體的共軛聚合物及其在晶體管中的應用。a) OFET和OECT器件結構示意圖。b) p型、n型及雙極性共軛聚合物半導體的代表性分子結構。

  生物電子系統的性能受到器件–組織界面特性的重要影響。具有生物相容性的界面能夠實現高效的雙向信號傳輸并保持組織完整性，而兼容性差則可能導致不良影響。界面工程旨在通過匹配設備與組織之間的關鍵機械特性——如楊氏模量、可拉伸性和彎曲剛度——并輔以穩固的生物粘附性，建立穩定且微創的生物界面，從而確保界面緊密貼合和固定接觸。通過構建水凝膠網絡，可顯著降低材料模量，實現與軟組織的力學匹配。同時，引入氫鍵或拓撲鏈纏結等策略可增強濕環境下的組織粘附性，維持長期電學穩定（圖3）。

圖3 基于導電聚合物復合材料的生物界面。a) 通過改性PEDOT:PSS調節機械性能。b) 可溶于水的導電聚合物通過對離子靜電交聯直接形成水凝膠結構。c) 不溶于水的導電聚合物通過溶劑交換形成水凝膠結構。d) 通過雙面膠帶（DST）實現水凝膠的組織粘附。e) 通過pH調控的拓撲鏈纏結介導粘附。

  在體內環境中，共軛聚合物還需面對復雜的免疫與生化挑戰。多數導電聚合物表現出較低細胞毒性，并具有一定抗氧化與抗菌潛力；通過與天然生物材料復合，可進一步改善細胞相容性與組織整合。然而，長期植入仍可能觸發外源異物反應，形成纖維包囊并削弱器件性能。除界面軟化策略外，近年來的研究開始通過主鏈與側鏈化學修飾直接賦予聚合物免疫調控功能，實現對巨噬細胞活化與炎癥信號的抑制。與此同時，為平衡長期運行穩定性與環境可持續性，研究者探索在主鏈中引入可水解或可逆共軛單元，實現可控降解。如何在維持電學性能的同時實現免疫相容與可降解性的協同優化，已成為共軛聚合物生物電子學領域的關鍵科學問題。

  共軛聚合物（CPs）兼具可調電子結構與柔性，能夠實現離子–電子協同傳輸與界面力學匹配，已廣泛應用于電極、OFET與OECT等生物電子系統，并可通過與水凝膠及生物基材料復合構建柔性、粘附與抗炎界面。然而，其發展仍面臨多重挑戰：n型與雙極性材料在生理環境下穩定性不足，植入器件集成度與信號處理能力有限，CP本征生物相容性研究仍不充分，且完全可降解體系稀缺。未來需在電學性能與生物相容性之間實現平衡，通過分子結構設計提升摻雜穩定性、抗酶解與抗氧化能力，并引入生物活性或可動態斷裂單元實現免疫調控與可控降解。同時結合柔性基底與先進制造技術，提高器件集成度與長期體內評估水平，推動CP生物電子材料由“被動相容”向“主動適應”轉變，服務于可植入與閉環治療系統的發展。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202528239